A high-performance robust hybrid speed controller for a permanent-magnet synchronous motor (PMSM) drive with an on-line trained neural-network model-following controller (NNMFC) is proposed. The robust hybrid controller is a two-degrees-of-freedom (2DOF) integral plus proportional & rate feedback (I-PD) with neural-network model-following (NNMF) speed controller (2DOF I-PD NNMFC). The robust controller combines the merits of the 2DOF I-PD controller and the NNMF controller to regulate the speed of a PMSM drive. First, a systematic mathematical procedure is derived to calculate the parameters of the synchronous d-q axes PI current controllers and the 2DOF I-PD speed controller according to the required specifications for the PMSM drive system. Then, the resulting closed loop transfer function of the PMSM drive system including the current control loop is used as the reference model. In addition to the 200F I-PD controller, a neural-network model-following controller whose weights are trained on-line is designed to realize high dynamic performance in disturbance rejection and tracking characteristics. According to the model-following error between the outputs of the reference model and the PMSM drive system, the NNMFC generates an adaptive control signal which is added to the 2DOF I-PD speed controller output to attain robust model-following characteristics under different operating conditions regardless of parameter variations and load disturbances. A computer simulation is developed to demonstrate the effectiveness of the proposed 200F I-PD NNMF controller. The results confirm that the proposed 2DOF I-PO NNMF speed controller produces rapid, robust performance and accurate response to the reference model regardless of load disturbances or PMSM parameter variations.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2005.05a
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pp.124-127
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2005
As computer capability and test skill become more and more advanced, finite element method and modal test are being widely applied in engineering design. In order to correlate and reconcile the inevitable discrepancies between the analytical and experimental models, many techniques have been developed. Among these methods, multiple-system methods are known as the effective tools in that they can supply the rich modal data available which are experimentally obtained. These abundant modal data can help structural system parameters estimated well. Multiple-system methods can be classified into the structural modification methods and feedback controller methods. The structural modification methods need the physical attachment of structures and their concept may limit the application of them. To overcome this drawback, the feedback controller methods are addressed which enable us to get more modal data without the structural change. Mode decoupling controller(MDC), one of them, is to use acceleration out)ut feedback to perturb an open-loop system. The output feedback controller generally cannot guarantee the stability of a closed-loop system. However, MDC can solve this problem under the certain constraints. So far, MDC utilizes accelerations as the sensor signals. In this research, strain sensors are going to be picked up to apply to the MDC. Strain output is recently used for structural system identification due to the drastically improved and miniaturized strain sensor. In this paper, we show that the MDC using strain output has differences compared with acceleration output in estimating the structural system parameters. The associated simulation is performed to demonstrate the above mentioned characteristics.
When liquefied natural gas (LNG) is vaporized to form natural gas for industrial and household consumption, a tremendous amount of cold energy is transferred from LNG to seawater as a part of the phase-change process. This heat exchange loop is not only a waste of cold energy, but causes thermal pollution to coastal fishery areas by dumping the cold energy into the sea. This project describes an innovative new design for reclaiming cold energy for use by cold storage warehouses (operating in the 35 to $62^{\circ}C$ range). Conventionally, warehouse cooling is done by mechanical refrigeration systems that consume large amounts of electricity for the maintenance of low temperatures. Here, a closed loop LNG heat exchange system was designed (by simulator) to replace mechanical or vapor-compression refrigeration systems. The software PRO II with PROVISION V9.4 was used to simulate LNG cold energy, gas re-liquefaction, and the vaporized process under various conditions. The effects on sensible and latent heats from changes to the array type of heat exchangers have been investigated, as well as an examination of the optimum.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.50
no.10
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pp.709-716
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2022
In this paper the Gamma guidance law, which was used for IUS (Inertial Upper Stage), is applied for solid-motor guidance of a upper stage of a satellite launch vehicle. The RCS (Reaction Control System), which activates after burnout of the upper stage, is employed for the convergence of the guidance algorithm and compensation of velocity errors induced by the solid motor. The algorithm is also simplified by replacing the time-consuming numerical integration process to predict final vehicle states with Keplerian trajectories. The performance of the algorithm is evaluated by conducting 3-DOF computer simulations for off-nominal flight conditions. The numerical results show that Gamma guidance can reduce the orbit injection accuracy in comparison with that obtained by applying open-loop commands.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.3B
no.1
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pp.10-15
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2003
This paper presents the digital computer performance evaluations of the three-phase self-excited induction generator (SEIG) driven by the variable speed prime mover such as the wind turbine using the nodal admittance approach steady-state frequency domain analysis with the experimental results. The three-phase SEIG setup is implemented for small-scale rural renewable energy utilizations. The experimental performance results give a good agreement with those ones obtained from the digital computer simulation. Furthermore, a feedback closed-loop voltage regulation of the three-phase SEIG as a power conditioner which is driven by a variable speed prime mover employing the static VAR compensator (SVC) circuit composed of the thyristor phase controlled reactor (TCR) and the thyristor switched capacitor(TSC) is designed and considered herein for the wind-turbine driven the power conditioner. To validate the effectiveness of the SVC-based voltage regulator of the terminal voltage of the three-phase SEIG, an inductive load parameter disturbances in stand-alone are applied and characterized in this paper. In the stand-alone power utilization system, the terminal voltage response and thyristor triggering angle response of the TCR are plotted graphically. The simulation and the experimental results prove the effectiveness and validity of the proposed SVC which is controlled by the Pl controller in terms of fast response and high performances of the three-phase SEIG driven directly by the rural renewable energy utilization like a variable-speed prime mover.
To insure stable operation and eliminate twice torque ripple, a topology for a six phase permanent magnet synchronous generator (SP-PMSG) with a neutral point connected together was analyzed in this paper. By adopting an extended transformation matrix, the mathematic model of the space vector control was established. The voltage and torque equations were deduced while considering the third harmonic flux and inductance. In addition, the suppression third harmonic method and the closed loop control strategy were proposed. A comparison analysis indicates that the cooper loss minimum method and the current magnitude minimum method can meet different application requirements. The voltage compensation amount for each of the methods was deduced which also takes into account the third harmonic effect. A simulation and experimental result comparison validates the consistency through theoretical derivation. It can be seen that all of the two control strategies can meet the requirements of post-fault.
Yoon, Tae-Woong;Kim, Jung-Su;Jadbabaie, Ali;Persis, Claudio De
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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2003.10a
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pp.1901-1904
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2003
MPC or model predictive control is representative of control methods which are able to handle physical constraints. Closed-loop stability can therefore be ensured only locally in the presence of constraints of this type. However, if the system is neutrally stable, and if the constraints are imposed only on the input, global aymptotic stability can be obtained; until recently, use of infinite horizons was thought to be inevitable in this case. A globally stabilizing finite-horizon MPC has lately been suggested for neutrally stable continuous-time systems using a non-quadratic terminal cost which consists of cubic as well as quadratic functions of the state. The idea originates from the so-called small gain control, where the global stability is proven using a non-quadratic Lyapunov function. The newly developed finite-horizon MPC employs the same form of Lyapunov function as the terminal cost, thereby leading to global asymptotic stability. A discrete-time version of this finite-horizon MPC is presented here. The proposed MPC algorithm is also coded using an SQP (Sequential Quadratic Programming) algorithm, and simulation results are given to show the effectiveness of the method.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.2
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pp.145-149
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2015
This paper introduces a sway suppression control for container cranes with unknown payloads and sway rates. With no priori knowledge concerning the magnitude of payload mass and sway rate, the proposed control maintains superior sway suppressing and trolley positioning against external disturbances. The proposed scheme combines a second order sliding mode control and an adaptive control to cope with unknown payloads. A second order sliding mode control without feedback of the sway rate is first designed, which is based on a class of feedback linearization methods for stabilization of the under-actuated sway dynamics of the container. Under applicable restrictions of the magnitude of payload inertia and sway rate, a linear regression model is obtained, and an adaptive control with a payload estimator is then designed, which is based on Lyapunov stability methods for the fast attenuation of trolley oscillations in the vicinity of the target position. The asymptotic stability of the overall closed-loop system is assured irrespective of variations of rope length. Simulation are shown in the existence of initial sway and external wind disturbances.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.5
no.6
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pp.630-642
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2007
In this paper, we propose a direct model reference adaptive fuzzy control (MRAFC) for MIMO nonlinear systems whose structure is represented by the Takagi-Sugeno fuzzy model. The adaptive law of the MRAFC estimates the approximation error of the fuzzy logic system so that it provides asymptotic tracking of the reference signal for the systems with uncertain or slowly time-varying parameters. The developed control law and adaptive law guarantee the boundedness of all signals in the closed-loop system. In addition, the plant state tracks the state of the reference model asymptotically with time for any bounded reference input signal. To verify the validity and effectiveness of the MRAFC scheme, the suggested analysis and design techniques are applied to the tracking control of robot manipulator and simulation studies are carried out. In the control design, the MRAFC is combined with feedforward PD control to make the actual joint trajectories of the robot manipulator with system uncertainties track the desired reference joint position trajectories asymptotically stably.
Lee Young Chan;Jie Min Seok;Baek Joong Hwan;Lee Kang Woong
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.41
no.1
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pp.9-16
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2004
In this paper, we propose a robust controller for robot manipulators with parametric uncertainties using feature-based visual servo control system. In order to improve trajectory error of the robot manipulators due to the parameter variation, integral action is included in the dynamic control of part in inner subroutine of the control system. This integral action also reduces feature error in the steady state. The stability analysis of the closed-loop system is shown by the Lyapunov method. The effectiveness of the proposed method is shown by simulation and experimental results on the 5 link robot manipulator with two degree of freedom.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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